[發明專利]一種地形制圖中基于T樣條曲面的等高線漸進式多尺度化簡方法

有效

• 申請號: 201910143873.0
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109887088B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 左澤均;聶磊;錢顥月;潘曉芳
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孫妮

本發明公開一種地形制圖中基于T樣條曲面的等高線漸進式多尺度化簡方法，首先，以源等高線為基線L1，根據權重提取L1的特征點并形成終止等高線，也即基線L2；然后，為基線L1和L2賦予不同的尺度高程值，形成三維空間的曲線，并以這兩條三維曲線為輪廓線約束構建T樣條曲面；最后，用N個具有連續尺度高程值的水平面與T樣條曲面求交，獲得N條交線，具有N個尺度高程值的交線即為源等高線在N個連續尺度下的化簡結果。本發明基于T樣條曲面的構建與曲面求交技術，獲得介于起止尺度之間的任意尺度的等高線要素信息，結果等高線是具有更連續尺度變化的等高線簇，模擬等高線多尺度化簡時的連續形變特征，更符合連續制圖綜合時的視覺規律。

技術領域

本發明涉及等高線化簡技術領域，尤其涉及一種地形制圖中基于T樣條曲面的等高線漸進式多尺度化簡方法。

背景技術

等高線作為一類常用的具有統計分析特征的自然線要素，是地形圖中的最基本元素之一，也是數字地形圖中占比最大的一類數據類型。利用變尺度的數據動態生成方法獲得由精到粗尺度變化的等高線數據，以關鍵的多尺度數據用于有序的變尺度顯示控制，模擬出由近及遠時地形形態的漸進變化，可極大增強用戶地圖動態瀏覽體驗，滿足用戶對數字地形連續尺度、超分辨率空間信息可視化表達及地形匹配分析的迫切需求。因此，地圖的連續尺度漸進表達吸引了越來越多的地圖領域學者的關注，成為GIS中地圖綜合的熱點問題之一。

現有的DP等自動化簡算法主要圍繞等高線的形態特征進行化簡，分為要素形態特征提取(如關鍵特征點、彎曲表達)、關聯匹配以及要素形態插值漸變控制三類，其連續空間尺度轉換方法主要有地圖自動綜合和函數插值兩種。由于地圖自動綜合僅采用一個初始數據集進行尺度轉換，容易受綜合目的和綜合指標等不同因素影響產生迥異的綜合結果，綜合結果的不確定使得其成為國際上公認的難題。函數插值方法實際上是在對地圖綜合時尺度與信息詳細程度的一個折中，也是目前一種實際可行的解決方案。但大多插值函數針對的是歐式幾何描述的對象，對于具有分形特征的自然要素，容易導致過度的“光滑”和“近似”，產生失真現象。初步的分形插值函數雖然能有效地模擬自然線要素的分形特征，但是現有分形插值方法關注的焦點集中在幾何層面上形態逼真的分形設計與實現上，對于插值過程中的1)如何保持自然線要素的地理特征(如空間分布、層次結構、分形性質、空間關系等地理特征)；2)如何量化和控制分形插值過程；3)以及如何評價插值結果的合理性等問題，都沒有給出答案。

綜上，目前等高線自動化簡方法及函數插值方法雖能夠實現等高線的自動化簡，但地圖尺度與化簡結果缺乏有效的對應關系，且難以保證化簡結果在連續變化尺度下的形態特征，這導致多尺度下等高線的化簡結果不協調或者形態特征不連續。

因此，針對以上技術問題，確有必要發展一種等高線的化簡方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種地形制圖中基于T樣條曲面的等高線漸進式多尺度化簡方法，通過T樣條曲面構建與求交技術實現等高線的漸進式多尺度化簡，可以獲得任意中間尺度的等高線化簡結果。

為實現上述目的，本發明采用了一種技術方案：一種地形制圖中基于T樣條曲面的等高線漸進式多尺度化簡方法，包括如下步驟：

步驟101：輸入一條源等高線L1，根據權重提取所述源等高線L1的特征點，并利用所述特征點生成終止等高線L2；

步驟102：為所述源等高線L1和所述終止等高線L2賦予相應的尺度高程值，將所述源等高線L1和所述終止等高線L2轉換為三維空間；

步驟103：對所述源等高線L1和所述終止等高線L2進行等距離采樣，使所述源等高線L1和所述終止等高線L2上點的個數相同；

步驟104：以所述源等高線L1和所述終止等高線L2為輪廓線約束，使用T樣條開源內核構建基于L1-L2約束的三維T樣條曲面；